انتخاب بلبرینگ بر حسب نوع بار و سرعت

بلبرینگ ها قطعات صنعتی هستند که در انواع و شکل های متعددی تولید می شوند. انتخاب نوع و سایز بلبرینگ اغلب با انجام محاسبات دقیق مهندسی انجام گرفته و در تمامی محاسبات از یک ضریب امنیت Safety factor نیز استفاده می شود که برای جبران خطاها و تنش های احتمالی که در محاسبات نا دیده گرفته شده اند بکار می رود. فاکتور های بسیار متعددی در انتخاب نوع بلبرینگ در اتصال محور ها موثر هستند که از مهمترین این فاکتور ها می توان به زاویه اتصال بلبرینگ بر روی شافت و سرعت دورانی شافت اشاره نمود. در زیر به تفصیل به توضیح پیرامون این فاکتور ها می پردازیم.

زاویه قرارگیری بلبرینگ : شافت ها و محور های صنعتی که نقش مهمی در انتقال قدرت از یک مولد به گیربکس و یا چرخ و … دارند با زوایای مختلفی در صنعت یافت می شوند. در حالی که اغلب شافت ها وضعیت افقی داشته و مولد بار شعاعی هستند برخی شافت ها مانند محور گیربکس عمودی بصورت قائم بر سطح بوده و بار محوری ایجاد می کند. برخی از شافت ها حتی وضعیت اریب و زاویه دار دارند که می توان به شافت دوار یک ماشین انتقال بتن اشاره نمود.
میزان بار وارده بر بلبرینگ : بار های وارده عامل اصلی تنش و تنش در بلبرینگ ها سبب ایجاد سایش و حتی ایجاد شکستگی بالاخص در ساچمه بلبرینگ می شود. البته بار وارده بیش از اینکه معیاری برای انتخاب بلبرینگ بصورت خاص باشد معیاری برای انتخاب بین بلبرینگ و رولبرینگ که در ادامه به آن خواهیم پرداخت خواهد بود.
سرعت دورانی شافت اتصال بلبرینگ : شافت ها با سرعت های دورانی مختلفی دوران می کنند و سرعت دورانی در تماس ساچمه بر روی رینگ، حرارت ناشی از عملکرد، نوع روان کننده بلبرینگ و تمامی فاکتور های کیفی و کمی بلبرینگ تاثیر گذار خواهد بود. شافت های افقی اغلب با سرعت های زاویه ای بالاتری نسبت به شافت های عمودی دوران می کنند.
انحراف از محور: یکی از مهمترین عوامل اختلال در عملکرد و شکستن بلبرینگ ها انحراف از محور می باشد. این زاویه انحراف می تواند به سبب عدم دقت در نصب بلبرینگ و یا بر اثر سرعت زاویه ای بالا و گریز از مرکز پدید آید.
ضربه در سیستم: بسیاری از سیستم های دینامیک با ضربه در عملکرد روبرو هستند. یکی از ساده ترین مثال ها از ایجاد ضربه در عملکرد بلبرینگ ها زمانی است که دستگاه روشن می شود. ضربه عامل ایجاد تنش های شدید و خرای در بلبرینگ ها می باشد و در انتخاب نوع بلبرینگ یا یاتاقان بصورت کلی نیز تاثیر دارد.

انتخاب رولبرینگ در بارگذاری های بسیار سنگین

شاید برای شما سوال پیش آمده باشد که منظور از رولبرینگ چیست و تفاوت آن با بلبرینگ ها در چیست؟ رولبرینگ Roller bearing در واقع نوعی از یاتاقان ها می باشد که بجای ساچمه های کروی بکار رفته در ساختار بلبرینگ از ساچمه هایی به شکل های متنوع دیگر از جمله ساچمه های استوانه ای، سوزنی، بشکه ای و مخروطی استفاده می کند. رولبرینگ ها بر خلاف بلبرینگ ها در نقطه همنشینی ساچمه و رینگ دارای تماس خطی بوده و از این لحاظ بر خلاف تماس نقطه ای ساچمه بلبرینگ ها قابلیت تعلیق میزان بالاتری از بار را دارند. از همین رو در مواردی که در اتصال شافت نیاز به تحمل میزان بسیار زیادی از بار است از انواع رولبرینگ بجای بلبرینگ ها استفاده می شود. به بیان ساده تر بلبرینگ خود تنها نوعی از رولبرینگ می باشد.

ساچمه های کروی بلبرینگ ها درجه آزادی حرکتی بهتری را فراهم می کنند و دارای استرس و تمرکز تنش بیشتری نیز خواهند بود. در کل باید گفت در کاربری های عمومی صنعتی استفاده از بلبرینگ از انواع رولبرینگ رایج تر می باشد اما با این وجود در اتصالات سنگین و در اغلب موارد برای تعلیق بار های ترکیبی در اتصالات شافت هایی با حرکت های دینامیکی بالا انواع رولبرینگ بالاخص رولبرینگ های استوانه ای و مخروطی کاربری زیادی دارند.

انواع اشکال ساچمه رولبرینگ

به نقل از ایلنا رولبرینگ ها یکی از قدرتمند ترین نوع اتصالات صنعتی هستند که بیشترین قابلیت بارگذاری را دارند. از همین روست که در ماشین آلات صنعتی سنگین مانند ماشین های راهسازی و معدنی که گاهی وزن آنها از ۲۰۰ تن نیز بالا می رود در نقاطی که با تنش های فشاری و سایشی بالایی روبرو هستند مانند قسمت چرخ و زیر بندی از رولبرینگ استفاده می شود. انواع رولبرینگ تحت تاثیر شکل های هندسی مختلف ساچمه ها، کونس و رینگ و طراحی پدید می آیند که اغلب با توجه به تنوع در شکل هندسی ساچمه ها رولبرینگ ها بر حسب شکل ساچمه دسته بندی شده و به قرار زیر هستند.

رولبرینگ استوانه ای Cylindrical roller bearing: یکی از قدرتمند ترین نوع رولبرینگ های صنعتی می باشد که اغلب بصورت شعاعی مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه های از رولبرینگ های استوانه ای بصورت کف گرد نیز وجود دارند اما اغلب دارای درجه آزادی محدودی هستند. تماس خطی ساچمه های استوانه ای نسبت به بلبرینگ ها قابلیت تعلیق میزان بالایی از بار را فراهم می آورد.
رولبرینگ مخروطی Tapered roller bearing: یکی از مدرن ترین و پر کاربرد ترین نوع رولبرینگ های صنعتی است. رولبرینگ مخروطی که برای اولین بار توسط برند تیمکن TIMKEN معرفی گردید قابلیت تعلیق بار های شعاعی در تمامی جهات و بار های محوری تک جهت را دارد. کاربری رولبرینگ مخروطی در ماشین آلات صنعتی مانند گیربکس ها بسیار گسترده است.
رولبرینگ بشکه ای Spherical roller bearing: برای غلبه بر مشکلات عمومی رولبرینگ ها مانند درجه آزادی کمتر و مشکلات بلبرینگ ها مانند تماس نقزه ای ساچمه و رینگ رولبرینگ های بشکه ای پدید آمدند. برای اولین بار برند معتبر SKF آلمان بود که به تولید و استفاده از رولبرینگ های بشکه ای چه از نوع شعاعی و چه از نوع محوری پرداخت. ساچمه بشکه ای سطح متوسطی از قابلیت های بلبرینگ و رولبرینگ را بصورت یکجا فراهم می آورد.
رولبرینگ سوزنی Needle Bearing: در واقه نوعی از ساچمه های استوانه ای می باشد. رولبرینگ سوزنی به سبب قطر کم ساچمه حجم بسیار اندک، وزن پایین و قیمت مناسب تری نسبت به رولبرینگ های استوانه ای دارد. کاربری رولبرینگ های سوزنی در ابزار دقیق اندازه گیری، صنایع هوا فضا و نظامی بسیار گسترده است.